《时间的形状》，本来想一次写完，然而干货太多，能力有限。这本书的副标题是“相对论史话”，可以看出本书主要介绍的是相对论的由来，我把他大致总结为三个部分：一、“相对论”这个理论正式提出之前，各领域的科学家所作出的努力；二、爱因斯塔的狭义相对论与广义相对论；三、相对论提出后对其他科学领域产生的影响。

本文分享内容就是这本书的第一部分——在“相对论”正式提出前。

一、理解相对论，你要有一个正确的思维

有很多书友看到“科普”二字经常会望而却步，尤其是一部分纯文科的学生（没别的意思，就是说事实），推荐一本科普书最常见的结果大概就是“我数学从来不及格”、“我物理还给老师”……之类的推脱之词，然而科普书的出现恰恰就是为了解救我们这些非科班出身，又希望对我们生存的这个浩瀚宇宙有所了解的一类人。

作者在本书之初，首先普及了四个概念：

1、波普尔的证伪说

“所有的物理规律（或者说科学定律）都是无法真正完全‘证实’的”。

这个理论看上去好像很奇怪，如果说无法证实，那么科学家们证来证去岂不是白费功夫？作者告诉你的是，所有的理论都是由“预言”+“证伪”两部分构成的，我们发明创造的理论，总有一天会找到不符合理论的反例，反例能够修正现有的理论，而在这之前我们认为这个理论是正确的。

书中举的例子是“天下乌鸦一般黑”，我们如何通过讲事实摆道理的方式来否定他呢？首先，我们不可能抓住天下所有的乌鸦，找出一只白的来反驳；其次，即使我们抓住了天下所有的乌鸦，也不能证明在过去有没有白色的乌鸦，或者未来会不会出现白色的乌鸦。

所以，这个理论我们无法真正的“证实”。

2、奥卡姆剃刀原理

“如果你发现了一个很奇怪的现象，要对它进行解释就需要做出很多假设，不同的解释需要不同的假设，根据奥卡姆剃刀原理，那个需要假设最少的解释往往是最接近真相的解释。”

并且“如果提出的假设不能被感知，那么这个假设有跟没有一样”。举个例子：天上打雷，有个人说是因为他召唤了神龙，但是神龙我们无法感知，所以存在这条龙的这个假设没有任何意义。（书里的例子）

对于奥卡姆剃刀原理，书中的例子是“皇帝的新衣”，大家看不到这件衣服：

大臣的假设有三个：（1）假设皇帝穿了一件华美的衣服；（2）假设聪明人才能看到；（3）假设我蠢。

小孩的假设有一个：假设皇帝没穿衣服。

小孩的假设最少，所以最接近真相。

3、思维实验

说起实验，我印象最深刻的是中学时，化学老师把一小块钠扔进装满水的烧杯，小金属块呲着火花飞快的在杯中旋转……但是在科学领域，并不能所有的实验都进行尝试，更多的是利用思维实验，就是只靠想，来解决问题。

书中举例：两个铁球同时落地。

4、佯谬

“事情一开始你觉得根本不可能发生，而然经过证实，确实是真的”。

书中举了一个统计学中的著名的“辛普森佯谬”的例子：

假设AB两所大学都只有物理系和外语系，

在物理系里，A大学男女比例5:1，B大学2:1；外语系中，A大学男女比例0.5:1，B大学0.2:1。

看起来两所学校都是男生多于女生，A大学男女比例都高于B大学，那么看起来，A大学的整体男女比例一定高于B大学。

然而经过计算，B大学的整理男女比例略高。

二、伽利略的相对性原理

这里说的相对性，跟我们熟知的爱因斯坦的“相对论”是两个概念。

伽利略的相对性原理：在任何惯性系中，力学规律保持不变。

伽利略所说的惯性系，就是静止与匀速直线运动两种状态，在这两种状态中，进行任何力学实验，结果相同。

我们现在说起静止或者运动，都知道要选取一个参考系，我在车上坐着，相对于车是静止的，相对于路边的树是运动的。伽利略通过变式就可以经过一次测量，在不同参考系中进行转化。

这里提到伽利略看上去跟爱因斯坦的相对论没有什么联系，然而正是伽利略的理论为后来的牛顿力学打下了基础。

三、牛顿的绝对时空理论

估计提起牛顿，大家都一脑袋包，我也是，他提出的运动三大定律、发现了万有引力……我真的不喜欢他，但是他创立了理论连接实际的微积分，发现了色散美丽又迷人的现象，又让人着实恨不起来。

牛顿提出了将整个宇宙作为一个参考系的大胆假设，并且利用著名的水桶实验，来验证绝对时空观的概念，他认为宇宙充满了一种叫做“以太”的物质，我们所有的运动相对于宇宙都存在一个绝对速度。

牛顿在当时是神一样的存在，由于他提出的理论符合我们在日常生活中的经历，所以人人当做真理来崇拜。以至于在后世很长一段时间里，大家的实验都是基于牛顿的理论，一旦实验结果与牛顿的理论不符，大多会质疑实验的合理性而不会质疑牛顿的理论。

四、上帝说要有光

光大概就是打开相对论的钥匙了。

在很久以前，人类通过日常实践，认为光的传播不需要时间，或者说传播速度无限大。就像我们在黑暗的屋子里开灯，瞬间整个屋子都亮了，而并不是从光源逐渐扩大范围。

但是伽利略首先对光的传播速度产生了质疑，并利用人眼对光的捕捉进行了实验。伽利略利用大量的重复实验用来消除操作误差，然而实验以失败告终，因为光速实在是太快了，利用人眼对光的接收来测量光速根本行不通。

然而在伽利略失败的实验之后，掀起了光速测量的热潮。人类首次证明光的传播速度是一名丹麦天文学家，罗默通过长达九年对木星及其卫星的观测，计算出光速为22.5万千米/秒，虽然离正确的光速还是差了很多，但在当时已经是一个非常巨大的突破了。

罗默过后一百七十年后，法国物理学家菲索，通过旋转齿轮法接近完美的测量出了光速：31.5万千米/秒（这个旋转齿轮法真的太精彩了，有兴趣的同学们百度一下）。

……

接下来依旧有无数个科学家奋斗在对光的研究中，麦克斯韦、赫兹发现了电磁波的传播速度与光速竟然一样，那么光是不是一种波呢？

波的传递，无关产生源，只与介质有关，那么根据牛顿的绝对时空理论与以太学说，那么光在以太中的传播必然会出现类似顺风速度快，逆风速度慢的情况，这个时候就有非常牛的人物利用波的相干性来验证这个问题——mm实验。

结果大失所望，实验并没有观测到光相干的结果。

科学家们对光性质的研究一度陷入低迷，牛顿的理论看似完美又无懈可击，然而就像前文所说的波普尔证伪说，我们发明创造的理论，总有一天会找到不符合理论的反例，反例能够修正现有的理论。

爱因斯坦即将告诉我们，你所知道的不一定是正确的，你所感知的不一定就是全部。